Un livre sur les énergies renouvelables
Fabrice Baudoin agrégé de génie électrique et Michel Lavabre agrégé de physique appliquée sont professeurs de conversion d’énergie à l’ESME Sudria. Ils viennent de publier un ouvrage d’exercices et de problèmes axé sur les énergies renouvelables.
A qui s’adresse cet ouvrage ?
Le livre fait partie de la collection «Autour d’un thème» des éditions Casteilla. Cette collection est relative à divers aspects de la conversion d’énergie. Ce sont des exercices que l’on retrouve à différents niveaux de formation du baccalauréat professionnel à l’agrégation en passant par diverses spécialités de BTS et DUT et les écoles d’ingénieurs. Cet ouvrage, le cinquième paru, est consacré aux énergies renouvelables et traite plus particulièrement de la production d’énergie par éoliennes et du stockage de l’énergie électrique. Les auteurs y ont regroupé des sujets d’examens et de concours de tous les niveaux. Ils sont organisés de façon qu’il soit possible d’aborder le sujet par des concepts élémentaires pour arriver progressivement à des éléments plus complexes.
Le livre ainsi que le suivant (en cours de rédaction) qui sera consacré à la production d’énergie à partir de cellules photovoltaïques et aux ressources hydroélectriques, ne contiennent pas que des exercices : ainsi, celui qui vient de paraître, commence par un chapitre consacré aux éléments de base concernant divers aspects de l’énergie que ce soit le point de vue des physiciens comme celui des économistes. Pourquoi est-il nécessaire de développer les énergies renouvelables ? L’étude des ressources et l’utilisation des notions technico-économiques comme les courbes de Hubbert montrent qu’actuellement, les ressources exploitées sont épuisables. Il apparaît alors de façon évidente, qu’il faut impérativement corriger dès à présent l’exploitation des ressources pétrolières et de façon tout aussi impérieuse diversifier et développer les énergies renouvelables. Mais cette façon de voir doit être nuancée par des considérations économiques liées par exemple à la production d’électricité par le nucléaire. Actuellement, le kilowattheure nucléaire est à bas coût, eu égard au prix de revient du kilowattheure photovoltaïque ou éolien ; mais à terme les tendances s’inverseront il faut donc anticiper la formation dans ce domaines des énergies renouvelables.
Quelles sont les spécificités des énergies renouvelables ?
Ce sont d’abord des énergies « gratuites » : prélever l’énergie cinétique du vent ou l’énergie hydraulique d’un cours d’eau offre des possibilités intéressantes une fois l’investissement de départ effectué. Cette énergie se renouvelle en permanence et son utilisation liée à des frais d’exploitation faibles apparaît comme pratiquement « gratuite ». Ce sont des énergies qui ont par ailleurs beaucoup moins d’impact sur l’environnement que le charbon ou le pétrole. En termes d’étude, l’approche n’est pas la même : les phénomènes qui régissent le comportement d’une éolienne sont complètements différents de ceux d’une centrale thermique. D’autre part l’exploitation va faire intervenir des convertisseurs d’énergie électrique les plus récents par utilisation quasi-généralisée de la modulation de largeur d’impulsions (MLI) et de ses applications.
Ces énergies renouvelables occupent-elles une place prépondérante dans les cursus ?
Oui, tout à fait, elles enregistrent depuis 5 ou 6 ans une croissance phénoménale. On s’aperçoit que c’est un domaine dans lequel de plus en plus d’élèves poursuivent leurs études. Même si ces moyens de production ne sont pas très récents, ils sont en vogue, « à la mode », comme on le remarque avec la multiplication des voitures hybrides ou électriques dans l’automobile.
Quelles difficultés rencontrent les élèves sur le sujet ?
Leurs difficultés résident généralement dans la modélisation : comment démarrer le problème ? Par exemple, à partir d’une éolienne, comment peut-on calculer l’énergie électrique en fonction de la quantité d’énergie liée à l’évolution du vent ? Ce n’est pas forcément facile à faire car ceci est au carrefour de plusieurs disciplines : mécanique des fluides, aérodynamique, conversion électromécanique d’énergie etc... Les paramètres sont multiples et faire de la modélisation implique d’émettre des hypothèses. Or, formuler des hypothèses demande beaucoup de recul en la matière. Ce recul les auteurs de problèmes et d’exercices en font preuve tout au long d’énoncés qui guident la réflexion de l’étudiant lui permettant de saisir les sources et l’aboutissement de ces concepts. Il est donc intéressant de disposer d’un certain nombre d’exercices, avec au départ des hypothèses simplifiées qui permettent de saisir les grandes lignes d’exploitation et d’utilisation. Au fur et à mesure et de façon très progressive, on peut abandonner telle ou telle simplification et s’approcher au mieux de la réalité : cette démarche est connue c’est celle que l’on rencontre en génie électrique que ce soit le domaine des courants forts comme celui de l’électronique.
« Exercices et problèmes de conversion d’énergie - Tome 5 et 6 : Énergies renouvelables » de Fabrice Baudoin et Michel Lavabre (Éditions Casteilla)